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CN113507498A - 一种政务大厅设备数据交换方法和模型 - Google Patents

一种政务大厅设备数据交换方法和模型 Download PDF

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CN113507498A CN202110612856.4A CN202110612856A CN113507498A CN 113507498 A CN113507498 A CN 113507498A CN 202110612856 A CN202110612856 A CN 202110612856A CN 113507498 A CN113507498 A CN 113507498A
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Abstract

本发明公开了一种政务大厅设备数据交换方法和模型,属于电子政务信息化技术领域,该方法基于MQTT协议的中间件处理数据的通知,使用其消息队列的发布/订阅模式,将数据的变动情况快速地通知到相关设备上;设备初始化数据先从服务器端读取,设备软件安装后连通设备与服务器间的网络,设备软件配置仅需配置服务器的地址,然后从服务器拉取其他基础配置数据。本发明能够适应政务大厅复杂的网络环境、设备多样且型号不固定的情况,减少开发维护难度,减轻部署实施的工作量,能够适用需求快速变化的敏捷开发要求。

Description

一种政务大厅设备数据交换方法和模型
技术领域
本发明涉及电子政务信息化技术领域,具体地说是一种政务大厅设备数据交换方法和模型。
背景技术
政务服务大厅的设备数据交换现一般多采用点对点的方式,即发送方直接向接收方传输数据,数据的计算存储也大多停留在设备上,这样的传输方式看似简单便捷,但在实际的应用部署中会有很多问题,一是政务大厅的网络环境复杂:政务内网、互联网、有线网、无线网混合存在,这导致设备可能连接在不同的网络,网络打通的工作复杂;二是政务大厅设备质量参差不齐,有些老旧设备的计算能力弱,对一些复杂的业务逻辑响应时间跟不上功能需求;三是设备的安置位置多变,每晚可能还会出现断电关机的要求,这可能导致设备的网络地址变化,配置信息丢失等情况,而有些放置的位置较难上手操控,现场的实施人员处理较为困难。
在数据交换的方式上,为保持各设备数据的同步更新,大多使用长连接或轮询请求的方式,但很多时间数据并不需要变更,这就会出现大量闲置的长连接或无效的轮询请求,当设备数量多时,这些闲置无效的连接会占用浪费大量资源,增加网络负担,拖慢设备的响应速度。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处,提供一种政务大厅设备数据交换方法和模型,能够适应政务大厅复杂的网络环境、设备多样且型号不固定,减少开发维护难度,减轻部署实施的工作量,能够适用需求快速变化的敏捷开发要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种政务大厅设备数据交换方法,基于MQTT协议的中间件处理数据的通知,使用其消息队列的发布/订阅模式,将数据的变动情况快速地通知到相关设备上;
设备初始化数据先从服务器端读取,设备软件安装后连通设备与服务器间的网络,设备软件配置仅需配置服务器的地址,然后从服务器拉取其他基础配置数据。
该方法基于MQTT(消息队列遥测传输)协议,完善优化了其数据传输的弊端,并根据政务服务大厅的业务场景对其进行了专门的改造而形成了可广泛在大厅设备中应用实施的技术方案模型。
虽然政务大厅的设备多样,但也可将其大概分归为两类:展示设备,仅用于展示数据记录以及计算后的结果;交互设备,人机交互的主要设备,提供数据的入口,并将数据处理后的结果通过各种方式输出。两类设备均都要求数据的准确和实时,因此在数据的传递方面,添加基于MQTT(消息队列遥测传输)协议的中间件来处理数据的通知,使用其消息队列的发布/订阅模式,就可以将数据的变动情况快速的通知到相关设备上面。
设备初始化数据则先从服务器端读取数据,设备软件安装之后只需打通与服务器间的网络,走服务器的网关程序,这样就能很大程度的避免安全漏洞。设备软件配置仅需配置服务器的地址即可,后面就可直接从服务器来拉取其他基础配置数据。
优选的,所述配置数据在设备启动时一次拉取,然后隔固定间隔时间再次拉取更新,拉取的基础配置数据临时保存,配置工作在服务器端进行。
所述的配置数据就可在设备启动时拉取一次后,可以间隔一小时甚至更长时间再次来拉取更新,因为这种数据一般情况下是不做变动的。拉取的基础配置数据临时保存即可,不需要占用过大的硬盘空间。这样配置工作就完全可以交由服务端来进行,就不需要在每次变动的时候跑设备来进行配置。
具体的,大厅的相关设备程序在开机联网后即在MQTT服务器中间件上进行注册;消息的传输仅携带部分关键数据用来作为通知,当接收方获取到通知后,再去服务器端获取所需的数据。
进一步的,各设备基于topics消息主题进行通信,设备注册接收的消息主题,发送带有消息主题的通知;
使用HTTP的方式通过API接口获取服务器端的数据。
进一步的,设备先请求应用服务器,应用服务器将数据保存,并向MQTT服务器发布主题消息;设备根据主题获取消息通知,然后去应用服务器拉取其保存的数据。
具体的,设备触发通知,先通过应用服务器,应用服务器进行业务逻辑的处理和转换后,将持久化的数据保存在数据库,临时数据保存在高速缓存中,然后返回处理结构的同时,将处理结果通知发布;其他需要该通知的设备收到通知后,再去请求应用服务器,通过应用服务器又对数据进行再次处理以拿到想要的数据,此中的数据传输就可以解耦开来,单纯的全变成了客户端与服务器之间的交互,这样不再用关注设备之间的逻辑关联,每次开发调试均在客户端和服务器之间。
进一步的,大厅的软件系统、硬件设备需要对接第三方系统或设备时,以应用服务器为对外途径,提供API接口供其调用;第三方通过此接口将数据传递给应用服务器,应用服务器再将数据通过消息发送给具体的设备;
当需要向第三方传递设备时,仅提前指定标准数据传输接口标准,第三方按标准提供触发接口。
在MQTT的协同应用上并不是毫无缺陷的,其中一点是不能点对点的通信,有可能被未知的第三方窃听,消息本身不带有用户属性,每次消息数据的发送无法甄别是否是正确的,第三方程序如若在MQTT服务器上注册成功就能毫无限制的监听系统中的全部消息数据,并还可以随意的发送消息,造成系统的混乱,因此第三方接入还是需要使用传统的接口API形式会更加安全。
进一步的,可根据业务场景进行数据补偿,当是需要在设备较长时间展示的数据,就在设备端使用定时任务来批量拉取数据,以达到数据补偿的目的;当是实时性要求高的数据,就在设备收到数据后,主动再次触发消息机制来反馈获取通知成功;
由于告知过程也有可能会出现失败的情况,所以设备在发送触发消息后,添加一个收到反馈的计时器,在收到反馈后才能结束计时器的任务;若计时器到时还未收到反馈,则需要再次触发发送消息,目标设备端添加重复消息数据的处理机制,手动重复的消息数据,处理且只处理一次,但每次收到消息都反馈成功。
本发明还要求保护一种政务大厅设备数据交换模型,该模型基于MQTT协议,将大厅设备都连入MQTT服务器和应用服务器,实现上述的政务大厅设备数据交换方法。
进一步的,该模型应用于政务服务大厅的排队叫号系统,所述排队叫号系统中包括大厅交互设备和显示设备,大厅交互设备包括取号机、呼叫器和评价器,设备上的软件程序先注册在MQTT服务器上,创建针对各业务场景的消息监听主题;
取号操作在取号机中进行,取号机启动之初先从应用服务器拉取配置项信息以供用户进行取号操作;取号信息录入后,取号机设备程序请求应用服务器来获取取号结果,一方返回的取号结果返回取号机后打印排队号票据,另一边应用服务器将取号结果发送通知,呼叫器和显示设备即可根据该通知去应用服务器获取详细内容展示给窗口人员;
呼叫:首先窗口人员提前登录呼叫器,呼叫器拉取窗口、人员的相关信息并保存到本地,窗口工作人员看到呼叫器显示的新的取号业务,就可进行呼叫操作,呼叫器先行请求应用服务器以获取最新可呼叫的排队号,排队号先展示在呼叫器上以反馈呼叫成功,应用服务器同时将呼叫信息通过MQTT服务器发布,显示设备获取该信息,进行展示来提醒办事群众前往窗口办理业务;
评价:若评价触发为第三方的综合受理系统,受理系统与排队叫号系统仅使用窗口号进行对应,第三方系统调用应用服务器发起窗口评价,服务器触发消息给到对应窗口,窗口即可做出对应的评价响应。
本发明的一种政务大厅设备数据交换方法和模型与现有技术相比,具有以下有益效果:
该方法及模型采用的数据通信线路,完全屏蔽了设备间的网络环境,不需要设备之间的通信,仅需要将设备都连入MQTT服务器和应用服务器即可;
因MQTT协议消息具有占用带宽低、轻量、可靠性较高等特点,消息的传递占用资源少,当没消息触发时不需要再一直去连接应用服务器来获取最新数据,又可降低应用服务器的压力。
该方法进一步添加了正确的数据补偿措施,数据的精准和计时性得到了保证。
附图说明
图1是本发明实施例提供的政务大厅设备数据交换方法结构示意图;
图2是本发明实施例提供的需要对接第三方系统或设备时政务大厅设备数据交换方法结构示意图;
图3是本发明实施例提供的政务大厅设备数据交换模型应用于政务服务大厅的排队叫号系统的结构示意图。
具体实施方式
政务服务大厅网络环境复杂,设备多样且型号不固定,又要减少开发维护难度,减轻部署实施的工作量,适用需求快速变化的敏捷开发要求,因此需要定义通用的模型来处理设备之间的数据传输、计算、保存的方式:一是标准化开发模式,固定部署维护步骤;二是兼容老旧设备,减少资料的占用和浪费。
本发明实施例提供一种政务大厅设备数据交换方法,基于MQTT协议的中间件处理数据的通知,使用其消息队列的发布/订阅模式,将数据的变动情况快速地通知到相关设备上;
设备初始化数据先从服务器端读取,设备软件安装后连通设备与服务器间的网络,设备软件配置仅需配置服务器的地址,然后从服务器拉取其他基础配置数据。
在政务服务大厅的硬件、软件设备中优化数据传输、处理、保存的方式,提高资源利用率和开发部署的效率。在MQTT(消息队列遥测传输)协议的基础上,根据政务服务的业务场景进行了改造,解决政务大厅领域开发、实施过程中的问题。
该方法基于MQTT(消息队列遥测传输)协议,完善优化了其数据传输的弊端,并根据政务服务大厅的业务场景对其进行了专门的改造而形成了可广泛在大厅设备中应用实施的技术方案模型。
虽然政务大厅的设备多样,但也可将其大概分归为两类:
展示设备,仅用于展示数据记录以及计算后的结果;
交互设备,人机交互的主要设备,提供数据的入口,并将数据处理后的结果通过各种方式输出。
两类设备均都要求数据的准确和实时,因此在数据的传递方面,添加基于MQTT(消息队列遥测传输)协议的中间件来处理数据的通知,使用其消息队列的发布/订阅模式,就可以将数据的变动情况快速的通知到相关设备上面。
设备初始化数据则先从服务器端读取数据,设备软件安装之后只需打通与服务器间的网络,走服务器的网关程序,这样就能很大程度的避免安全漏洞。设备软件配置仅需配置服务器的地址即可,后面就可直接从服务器来拉取其他基础配置数据。这些配置数据就可在设备启动时拉取一次后,可以间隔一小时甚至更长时间再次来拉取更新,因为这种数据一般情况下是不做变动的。拉取的基础配置数据临时保存即可,不需要占用过大的硬盘空间。这样配置工作就完全可以交由服务端来进行,就不需要在每次变动的时候跑设备来进行配置。
大厅的相关设备程序在开机联网后即在MQTT服务器中间件上进行注册,各设备基于topics消息主题进行通信:设备注册接收的消息主题,发送带有消息主题的通知。消息的传输仅携带部分关键数据用来作为通知,当接收方获取到通知后,再使用HTTP等方式通过API接口去服务器端获取所需的数据。
如图1所示,首先设备在MQTT服务器上进行注册并订阅主题。当设备要通知其他设备时最简单直接的方式就是直接通过MQTT消息服务器发送主题消息接口,其他设备即可收到通知。这种单纯的使用了MQTT消息发布/订阅模式,适用于简单的设备通知场景,可实现简单的一对一、一对多的设备交互;但受限于MQTT的轻量级和更复杂的业务场景,大多数情况我们不可能将大量的业务数据通过消息发送。有了MQTT组件的加入在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备也能提供可靠的网络服务,同时还对功耗上的需求要远远小于HTTP。设备的量级也可支持到百万的客户端,这就更有效的利用硬件资源。与单纯的使用HTTP进行通信相比,这种使用MQTT接收通知再使用HTTP拉取数据的方式,可以更接约资源,比轮询的方式相比吗,推送是更佳的解决方案。
在此基础上延伸,得到另一种交互方式:
设备先请求应用服务器,应用服务器将数据保存,并向MQTT服务器发布主题消息;这样设备根据主题获取消息通知,然后去应用服务器拉取其保存的数据,这种应用方式就更加优雅和有效:
设备触发通知先通过应用服务器,应用服务器进行复杂的业务逻辑的处理和转换后,将持久化的数据保存在数据库,临时数据保存在高速缓存中,然后返回处理结构的同时将处理结果通知发布;其他需要该通知的设备收到通知后,再去请求应用服务器,通过应用服务器又对数据进行再次处理以拿到想要的数据,此中的数据传输就可以解耦开来,单纯的全变成了客户端与服务器之间的交互,这样不再用关注设备之间的逻辑关联,每次开发调试均在客户端和服务器之间。
以上是系统内部处理数据传输的方式。
但很多情况,大厅的软件系统、硬件设备等可能需要对接其他第三方,大厅的软件系统、硬件设备需要对接第三方系统或设备时,以应用服务器为对外途径,提供API接口供其调用;如图2所示,第三方通过此接口将数据传递给应用服务器,应用服务器再将数据通过消息发送给具体的设备;当需要向第三方传递设备时,我方主导时,仅需要提前指定标准数据传输接口标准,第三方按标准提供触发接口即可。
在MQTT的协同应用上并不是毫无缺陷的,一是,不能点对点的通信,有可能被未知的第三方窃听,消息本身不带有用户属性,每次消息数据的发送无法甄别是否是正确的,第三方程序如若在MQTT服务器上注册成功就能毫无限制的监听系统中的全部消息数据,并还可以随意的发送消息,造成系统的混乱,因此第三方接入还是需要使用传统的接口API形式会更加安全。
二是,MQTT不支持离线消息,基于MQTT的消息也有可能出现数据丢失的问题,因此需要在中间一次数据补偿的机制,这就需要根据业务场景来进行补偿,一般有两种情况:当是需要在设备较长时间展示的数据,就在设备端使用定时任务来批量拉取数据,以达到数据补偿的目的;当是实时性要求高的数据,为保证数据准确通知到了目标设备上,就需要在设备收到数据后,主动再次触发消息机制来反馈获取通知成功;
由于告知过程也有可能会出现失败的情况,所以设备在发送触发消息后,添加一个收到反馈的计时器,在收到反馈后才能结束计时器的任务;若计时器到时还未收到反馈,则需要再次触发发送消息,因此目标设备端添加重复消息数据的处理机制,手动重复的消息数据,处理且只处理一次,但每次收到消息都反馈成功。
本发明实施例还提供一种政务大厅设备数据交换模型,该模型基于MQTT协议,将大厅设备都连入MQTT服务器和应用服务器,实现上述实施例所描述的政务大厅设备数据交换方法。
这里以政务服务大厅的排队叫号系统案例来说明该政务大厅设备数据交换模型,排队叫号系统中涉及的大厅设备交互设备有:取号机、呼叫器、评价器等,显示设备有:电视、LED等。
模型实现的第一步时设备上的软件程序先注册在MQTT服务器上,创建针对各业务场景的消息监听主题,然后下面拆分出取号、呼叫和评价这三个业务场景的流程来说明实施方式:
取号:取号操作在取号机中进行,取号机启动之初就先从应用服务器拉取配置项信息以供用户进行取号操作。取号信息录入后,取号机设备程序请求应用服务器来获取取号结果,一方返回的取号结果返回取号机后打印排队号票据,另一边应用服务器将取号结果发送通知“新增某某排队号”,呼叫器、电视即可根据该通知去应用服务器获取详细内容展示给窗口人员。
呼叫:首先窗口人员要提前登录呼叫器,呼叫器拉取窗口、人员的相关信息并保存到本地,窗口工作人员看到呼叫器显示的新的取号业务,就可进行呼叫操作,呼叫器先行请求应用服务器以获取最新可呼叫的排队号,排队号先展示在呼叫器上以反馈呼叫成功,应用服务器同时将“某某窗口呼叫器呼叫了某某排队号”信息通过MQTT服务器发布,这样电视、LED等设备就获取该信息,就可进行展示来提醒办事群众前往窗口办理业务。
评价:评价触发假定为第三方的综合受理系统,受理系统与排队叫号系统仅使用窗口号进行对应,第三方系统调用应用服务器发起某某窗口的评价,服务器触发消息给到对应窗口,窗口即可做出对应的评价响应。这个流程中,第三方系统仅对接应用服务器,设备信息均无需关注。
此上业务流程,从开发角度来看,取号机、呼叫器等的开发可以完全拆分解耦,两类设备之间的交互完全不在设备中进行体现。从实施角度来看,网络可不再强调各设备的网络一直互通,仅需要全部设备单项的可访问MQTT服务器和应用服务器即可,设备之间的IP也不再需要指定配置,配置项大大减少。
该模型中在政务服务大厅的设备程序数据交换中引入MQTT协议,并根据业务场景改造和优化了使用,打造出更加便捷高效的数据传输;将MQTT与API接口混合使用,从而以更佳的方式应用在政务服务大厅中。
通过上面具体实施方式,所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解,本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上,所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征,从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外,均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于基于MQTT协议的中间件处理数据的通知,使用其消息队列的发布/订阅模式,将数据的变动情况快速地通知到相关设备上;
设备初始化数据先从服务器端读取,设备软件安装后连通设备与服务器间的网络,设备软件配置仅需配置服务器的地址,然后从服务器拉取其他基础配置数据。
2.根据权利要求1所述的一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于所述配置数据在设备启动时一次拉取,然后隔固定间隔时间再次拉取更新,拉取的基础配置数据临时保存,配置工作在服务器端进行。
3.根据权利要求1或2所述的一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于大厅的相关设备程序在开机联网后即在MQTT服务器中间件上进行注册;消息的传输仅携带部分关键数据用来作为通知,当接收方获取到通知后,再去服务器端获取所需的数据。
4.根据权利要求3所述的一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于各设备基于topics消息主题进行通信,设备注册接收的消息主题,发送带有消息主题的通知;
使用HTTP的方式通过API接口获取服务器端的数据。
5.根据权利要求3所述的一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于设备先请求应用服务器,应用服务器将数据保存,并向MQTT服务器发布主题消息;设备根据主题获取消息通知,然后去应用服务器拉取其保存的数据。
6.根据权利要求5所述的一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于设备触发通知,先通过应用服务器,应用服务器进行业务逻辑的处理和转换后,将持久化的数据保存在数据库,临时数据保存在高速缓存中,然后返回处理结构的同时,将处理结果通知发布;其他需要该通知的设备收到通知后,再去请求应用服务器,通过应用服务器又对数据进行再次处理以拿到想要的数据。
7.根据权利要求1或2所述的一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于大厅的软件系统、硬件设备需要对接第三方系统或设备时,以应用服务器为对外途径,提供API接口供其调用;第三方通过此接口将数据传递给应用服务器,应用服务器再将数据通过消息发送给具体的设备;
当需要向第三方传递设备时,仅提前指定标准数据传输接口标准,第三方按标准提供触发接口。
8.根据权利要求3所述的一种政务大厅设备数据交换方法,其特征在于可根据业务场景进行数据补偿,当是需要在设备较长时间展示的数据,就在设备端使用定时任务来批量拉取数据,以达到数据补偿的目的;当是实时性要求高的数据,就在设备收到数据后,主动再次触发消息机制来反馈获取通知成功;
设备在发送触发消息后,添加一个收到反馈的计时器,在收到反馈后才能结束计时器的任务;目标设备端添加重复消息数据的处理机制,手动重复的消息数据,处理且只处理一次,但每次收到消息都反馈成功。
9.一种政务大厅设备数据交换模型,其特征在于,基于MQTT协议,将大厅设备都连入MQTT服务器和应用服务器,实现权利要求1-8任一项所述的政务大厅设备数据交换方法。
10.根据权利要求9所述的一种政务大厅设备数据交换模型,其特征在于该模型应用于政务服务大厅的排队叫号系统,所述排队叫号系统中包括大厅交互设备和显示设备,大厅交互设备包括取号机、呼叫器和评价器,设备上的软件程序先注册在MQTT服务器上,创建针对各业务场景的消息监听主题;
取号操作在取号机中进行,取号机启动之初先从应用服务器拉取配置项信息以供用户进行取号操作;取号信息录入后,取号机设备程序请求应用服务器来获取取号结果,一方返回的取号结果返回取号机后打印排队号票据,另一边应用服务器将取号结果发送通知,呼叫器和显示设备即可根据该通知去应用服务器获取详细内容展示给窗口人员;
呼叫:首先窗口人员提前登录呼叫器,呼叫器拉取窗口、人员的相关信息并保存到本地,窗口工作人员看到呼叫器显示的新的取号业务,就可进行呼叫操作,呼叫器先行请求应用服务器以获取最新可呼叫的排队号,排队号先展示在呼叫器上以反馈呼叫成功,应用服务器同时将呼叫信息通过MQTT服务器发布,显示设备获取该信息,进行展示来提醒办事群众前往窗口办理业务;
评价:若评价触发为第三方的综合受理系统,受理系统与排队叫号系统仅使用窗口号进行对应,第三方系统调用应用服务器发起窗口评价,服务器触发消息给到对应窗口,窗口即可做出对应的评价响应。
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